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天文学家发现:宇宙95%的能量,都藏在看不见的虚空中

作者:心

导语

中国古代的天文学家通过对天文现象的观察,为后人留下了许多珍贵的文献。

在《黄帝内经》记载:“黄帝问于太乙曰:五行属天,天何在?”

太乙作答说:“天在高焉,天有圆终、星坐,圆终何在?”

太乙讲解说:“在空中。”

在当时的理解中,宇宙由日,月和众星组成的天球构成。

天球环绕地球不停转动,星辰则是天空中移动的“点点”。

然而在移动的过程中,古人却发现这些点点并非都是同心圆,有一些星坐的轨迹“偏离”了天球。

这些“星,圆终偏离”的情况则被古人称为“异象”。

而这些异象往往是古人发现天文知识相对较为珍贵的一种方式。

而且古人所能观测到的天文知识,远不及今人深刻。

如今的天文观测所得到的很多信息,假使放在古人的眼前,他们一定会被吓到。

天文学家发现:宇宙95%的能量,都藏在看不见的虚空中

1、暗物质和暗能量。

宇宙中的暗物质和暗能量,不同于我们熟悉的能和物质,其占据着宇宙中质量和能量的95%。

然而迄今为止,暗物质和暗能量的性质,科学界仍是一片迷茫。

暗物质和暗能量的存在,是基于宇宙所表现出的一系列相关物理现象。

科学家对于暗物质和暗能量的研究,将有望改变人类对宇宙起源和宇宙发展的认知。

这也是许多天文学家和物理学家,对暗物质和暗能量如此感兴趣的原因。

暗物质和暗能量的存在,对于宇宙起源和演化有着深远影响,甚至可能是神秘力的加入,改变我们对宇宙的理解。

暗物质并非是由电子、质子、中子等粒子组成,和我们熟悉的物质有很多区别。

暗物质具有一种特殊的特征,那就是不和光发生作用。

科学家至今也并未从宇宙尘埃中直接捕获到暗物质。

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暗能量的探索研究起来则更为困难。

在1929年美国天文学家哈勃通过观测,发现了膨胀宇宙的现象,这也为宇宙大爆炸假说提供了证据。

根据这一发现,当时有许多科学家为了解释这一现象,引入了一种新的“暗物质”来解释熟素和物质的作用。

暗物质在星系的形成和演化过程中起着重要作用。

在星系围绕的中心黑洞转动的时候,暗物质会产生引力场,使恒星围绕黑洞更为稳定。

对于暗物质的研究,大体上有以下两种观点:

一种认为暗物质由一种新的粒子组成,其质量大小在10^-23电子伏特以上。

还有一种则认为暗物质由一类奇异的夸克组成。

在暗能量方面,它和暗物质不同,暗能量是一种反重力的物质。

暗能量的存在,是在1998年由美国两名物理学家通过观测超新星,发现宇宙膨胀加速的象。

对此,科学家们将其归于“宇宙学常数”,也被称为暗能量。

但是暗能量到底是什么?它的性质如何?人们却一无所知。

暗物质和暗能量从字面意思上来看,它们似乎相互独立。

但是在宇宙中,它们却发挥着至关重要的作用。

暗物质主要通过重力作用产生影响,而暗能量则产生反重力的作用。

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在星系的演化过程中,暗物质和暗能量的作用不言而喻,可以说它们俩是一对“神奇的搭档”。

在当今的天文界,很少有科学家能够指望能揭开暗物质和暗能量的神秘面纱。

然而科学家却不断通过各种观察和研究,努力距离探索更近一点。

2、独特的星系。

在NGC 1277中,暗物质所占的比例比较少,研究人员测算,它的暗物质比例只有3%。

在宇宙中几乎不存在暗物质的星系是极为罕见的。

在天文领域中,这被称为“暗物质卫星”。

而NGC 1277就是这样一个奇特的星系,它的暗物质占比极少。

一般来说,暗物质所占据比例比较高的星系,其暗物质可以比恒星和星系相互作用融合的气体质量多出许多倍。

而在NGC 1277中,几乎没有暗物质,研究人员将其暗物质比例定为3%,比例极为低。

在星系的理论中,它的暗物质比例很低,它的气体和恒星都很容易受到外部的影响,甚至在星系之间产生撞击。

而且它的暗物质比例很低,恒星在围绕中心转动的过程中,不会受到额外的引力,反而会开启向外散发的可能。

在目前宇宙开普勒望远镜的观测中,研究人员发现NGC 1277中有一颗超大质量黑洞,其质量大小为2.17x10^10个太阳质量。

而NGC 1277的暗物质质量大小为7.5x10^11个太阳质量,超大质量黑洞和暗物质质量之间的比例为3%。

研究人员根据这一比例推算出,超大质量黑洞所占的比例为59%,而星系中所有恒星和气体的质量则为41%。

这一比例和NGC 1277的暗物质比例吻合,也证明了NGC 1277的暗物质卫星独特性。

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在NGC 1277中,恒星的质量约占整个星系的质量的60%,因此恒星不需要暗物质的额外引力,就能稳定的绕着中心围绕距离为1.2光年的超大质量黑洞公转。

这个距离和地球到太阳的距离相差无几,研究人员认为,NGC 1277内的恒星稳定的绕着中心的超大质量黑洞转,和超大质量黑洞的存在息息相关。

正是超大质量黑洞产生的碰撞,撕裂和吞食周围恒星和气体,使周围的恒星产生弹射反应,使它们的运动速度慢慢变快,最终形成稳定的星系。

有研究人员认为,NGC 1277周围的其他伴星曾经从它的身上汲取过质量,这也导致了NGC 1277几乎没有暗物质的现象。

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在NGC 1277中,恒星的质量所占的比例相对较高,这个数值在星系中是独特的。

研究人员在进行观测研究的过程中,还发现了NGC 1277的一大特点,那就是这颗星系中的恒星的年龄都是相同的,大约为1.1亿年。

伴随着超大质量黑洞的不断吞食,这可能成为它们最后的落脚点,也可能最终消散在地球的光迹之外。

3、暗能量在星系演化中的作用。

除了暗物质,暗能量在星系的演化过程同样扮演着重要的角色。

在宇宙大爆炸之后,宇宙中的气体会因为引力作用产生聚集,直到形成恒星,星系和星系团等宇宙结构。

在这一过程中,气体会和暗物质产生作用,而宇宙中的暗能量所占比例高达70%,其作用更为明显。

在气体和暗物质结合而成的星系之间,超大质量黑洞的引力会使气体流向星系中心,并被吞噬。

而这一现象只能在普通物质起作用的太阳系中观察到,而在宇宙中则鲜有发现,这也从侧面证明,宇宙大部分都是由暗物质构成的。

研究人员也注意到,NGC 1277中的超大质量黑洞和周围的气体和暗物质之间,有一种紧密关系。

在星系的相互作用过程中,其所受到的引力、撞击、融合等一系列物理过程,对星系中的物质形态和消耗,产生重大影响。

而这些过程也是研究星系学的重要内容。

其实这不仅仅出现在NGC 1277,天文学对于星系的研究认识也在不断发展。

在星系相互作用的过程中,暗物质和暗能量所占比例更大,这也对于星系光度的形成有重要影响。

在NGC 1277中,其所处的环境和寻常星系相似,所以研究人员认为,暗物质和暗能量同样在星系的形成过程中产生重要影响。

结语

暗物质和暗能量,是在天文学研究的历程中所产生的一种新的物质态。

这些物质程现象的存在,将改变人类对宇宙的认知,对人类未来探知宇宙有着重大意义。

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NGC 1277中存在的异常现象,有助于研究人员对暗物质和暗能量的性质进行研究而有所发现。

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